2024高中化學(xué)一輪復(fù)習(xí)訓(xùn)練10化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象題的破解策略含解析

PAGEPAGE10化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象題的破解策略化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像例1．肯定條件下，容積不變的容器中發(fā)生反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中，某時(shí)刻變更某一反應(yīng)條件，反應(yīng)速率的變更如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是（）A．t1時(shí)，增大或B．t2時(shí)，加入催化劑C．t3時(shí)，降低溫度D．t4時(shí)，往容器中充入He，以增大體系壓強(qiáng)【解析】A．t1時(shí)，正反應(yīng)速率突然增大，逆反應(yīng)速率不變，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，變更的條件應(yīng)為增大反應(yīng)物濃度，選項(xiàng)A正確；B．t2時(shí)，正、逆反應(yīng)速率同等程度增大，則變更的條件為運(yùn)用了催化劑，選項(xiàng)B正確；C．t3時(shí)，正、逆反應(yīng)速率突然減小，但正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則變更的條件為降低溫度，選項(xiàng)C正確；D．t4時(shí)，正、逆反應(yīng)速率突然增大，且正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，則變更的條件應(yīng)為增大壓強(qiáng)，往容器中充入He，增大體系總壓強(qiáng)，容器容積不變，則反應(yīng)物和生成物濃度不變，正、逆反應(yīng)速率不變，且平衡不移動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案選D?！敬鸢浮緿例2．已知可逆反應(yīng)：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-1025kJ·mol?1。若反應(yīng)物起始物質(zhì)的量相同，下列關(guān)于該反應(yīng)的示意圖不正確的是（）【解析】上升溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡時(shí)一氧化氮的含量小，且達(dá)到平衡時(shí)須要的時(shí)間短，故A正確，D錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡時(shí)一氧化氮的含量小，且達(dá)到平衡時(shí)須要的時(shí)間短，故B項(xiàng)正確；有無(wú)催化劑只影響到達(dá)平衡狀態(tài)的時(shí)間，不影響平衡移動(dòng)，故C項(xiàng)正確。【答案】D例3．在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH>0，測(cè)得c(CH4)隨反應(yīng)時(shí)間(t)的變更如圖所示。下列推斷正確的是（）A．10min時(shí)，變更的外界條件可能是上升溫度B．反應(yīng)進(jìn)行到12min時(shí)，CH4的轉(zhuǎn)化率為25%C．0∽5min內(nèi)，v(H2)=0.1mol·(L·min)?1D．恒溫下，縮小容器體積，平衡后H2濃度減小【解析】A．由圖可知，10min時(shí)甲烷的濃度接著減小，該反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，可能是上升溫度，故A正確；B．反應(yīng)進(jìn)行到12min時(shí)，CH4的轉(zhuǎn)化率為×100％=75％，故B錯(cuò)誤；C．依據(jù)圖可知，前5min內(nèi)甲烷的濃度由1.00mol/L減小為0.50mol/L，故v(CH4)=(1-0.5)mol?L?1/5min=0.1mol/(L?min)，由化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于反應(yīng)速率之比，則v(H2)=3×0.1mol/(L?min)=0.3mol/(L?min)，故C錯(cuò)誤；D．恒溫下，縮小容器體積導(dǎo)致氫氣濃度增大，雖然壓強(qiáng)增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，移動(dòng)的結(jié)果減小氫氣濃度的增大，但依據(jù)勒夏特列原理，不會(huì)消退濃度增大，平衡后c(H2)增大，故D錯(cuò)誤；選A。【答案】A例4．近年來(lái)，我國(guó)北京等地出現(xiàn)嚴(yán)峻霧霾天氣，據(jù)探討，霧霾的形成與汽車排放的CO、NO2等有毒氣體有關(guān)。對(duì)汽車加裝尾氣凈扮裝置，可使有毒氣體相互反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g)ΔH=?1200kJ·mol?1。對(duì)于該反應(yīng)，溫度不同(T2>T1)、其他條件相同時(shí)，下列圖像正確的是（）【解析】升溫正、逆反應(yīng)速率同時(shí)加快，達(dá)到平衡時(shí)間縮短，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的體積分?jǐn)?shù)增大，NO2的轉(zhuǎn)化率降低，化學(xué)平衡常數(shù)減小；壓強(qiáng)增大，CO的體積分?jǐn)?shù)降低，對(duì)比圖像可知，只有選項(xiàng)B符合?！敬鸢浮緽提分訓(xùn)練提分訓(xùn)練1．臭氧是志向的煙氣脫硝試劑，其脫硝反應(yīng)為：2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)ΔH<0，若反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行，如表由該反應(yīng)相關(guān)圖象作出的推斷正確的是（）A．甲圖中變更的反應(yīng)條件為升溫B．乙圖中溫度T2>T1，縱坐標(biāo)可代表NO2的百分含量C．丙圖為充入稀有氣體時(shí)速率變更D．丁圖中a、b、c三點(diǎn)只有b點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)【解析】甲圖正、逆反應(yīng)速率均增大，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則變更的反應(yīng)條件為上升溫度，A正確；乙圖中T2曲線先達(dá)到平衡狀態(tài)，則溫度T2＞T1，上升溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，NO2的百分含量增大，則縱坐標(biāo)不能代表NO2的百分含量，B錯(cuò)誤；充入稀有氣體時(shí)反應(yīng)物濃度不變，反應(yīng)速率不變，C錯(cuò)誤；D．上升溫度，平衡逆向移動(dòng)，K正減小、K逆增大，曲線表示平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系，曲線上各點(diǎn)都是平衡點(diǎn)，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼2．在容積不變的密閉容器中存在如下反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH＜0。在其他條件肯定，只變更某一條件時(shí)，下列分析不正確的是（）A．圖Ⅰ表示的是t1時(shí)刻增大壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響B(tài)．圖Ⅱ表示的是t1時(shí)刻加入催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響C．圖Ⅲ表示的是溫度對(duì)平衡的影響，且甲的溫度小于乙的溫度D．圖Ⅲ表示的是催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響，乙運(yùn)用了催化劑【解析】催化劑對(duì)平衡移動(dòng)無(wú)影響，甲、乙轉(zhuǎn)化率不同，則不能表示催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響，故D錯(cuò)誤；故選D?！敬鸢浮緿3．某溫度時(shí)，在體積為2L的密閉容器中，氣態(tài)物質(zhì)A、B、E、F的物質(zhì)的量n隨時(shí)間t的變更狀況如圖所示，在肯定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)進(jìn)程中正反應(yīng)速率隨時(shí)間的變更狀況如圖所示，在t2、t4時(shí)刻分別只變更一個(gè)條件(溫度、壓強(qiáng)或某反應(yīng)物的量)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．此溫度下，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2A(g)+E(g)2B(g)+F(g)B．若平衡狀態(tài)①和②對(duì)應(yīng)的溫度相同，則①和②對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)K肯定相同C．t2時(shí)刻變更的條件是增大壓強(qiáng)D．t4時(shí)刻變更的條件是降低溫度【解析】由圖甲分析可知，各物質(zhì)發(fā)生變更的物質(zhì)的量等于化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，此溫度下該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2A(g)+E(g)2B(g)+F(g)，故A正確；平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，平衡狀態(tài)①和②的溫度相同，故K相等，故B正確；該反應(yīng)前后氣體的體積不變，若變更壓強(qiáng)，平衡不會(huì)發(fā)生移動(dòng)，故t2時(shí)刻不行能是增大壓強(qiáng)，故C錯(cuò)誤；依據(jù)方程式知，前后氣體體積不變，故不行能是壓強(qiáng)的變更，t4時(shí)刻速率減小，且變更的點(diǎn)不連續(xù)，因此是降低溫度的結(jié)果，故D正確；故選C?！敬鸢浮緾4．在肯定條件下A2和B2可發(fā)生反應(yīng)：A2(g)+3B2(g)2AB3(g)。圖1表示在肯定溫度下此反應(yīng)過(guò)程中的能量變更，圖2表示在固定容積為2L的密閉容器中反應(yīng)時(shí)A2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變更的關(guān)系，圖3表示在其他條件不變的狀況下，變更反應(yīng)物B2的起始物質(zhì)的量對(duì)此反應(yīng)平衡的影響。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．該反應(yīng)在低于某一溫度時(shí)能自發(fā)進(jìn)行B．10min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v(B2)=0.045mol/(L·min)C．11min時(shí)，其他條件不變，壓縮容器容積至1L，n(A2)的變更趨勢(shì)如圖2中曲線d所示D．圖3中T1<T2，b點(diǎn)對(duì)應(yīng)狀態(tài)下A2的轉(zhuǎn)化率最高【解析】A．體系的自由能ΔG=ΔH-TΔS，依據(jù)圖示可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，所以ΔS<0。當(dāng)溫度較低時(shí)，ΔG=ΔH-TΔS<0，反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行；當(dāng)溫度較高時(shí)，TΔS>ΔH，即ΔG>0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，A正確；B.10min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v(A2)=Δc/Δt=mol/(L?min)，依據(jù)方程式可知v(B2)=3v(A2)=0.045mol/(L·min)，B正確；C．11min時(shí)，其他條件不變，壓縮容器容積至1L，由于物質(zhì)的濃度增大，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，不斷消耗A2，所以n(A2)的物質(zhì)的量會(huì)進(jìn)一步削減，n(A2)變更趨勢(shì)如圖2中曲線d所示，C正確；D．在溫度不變時(shí)，增大某種反應(yīng)物的濃度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，可以使其它反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高，故當(dāng)T1<T2，c點(diǎn)由于n(B2)最大，故其對(duì)應(yīng)狀態(tài)下A2的轉(zhuǎn)化率最高，D錯(cuò)誤；故合理選項(xiàng)是D。【答案】D5．已知反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)ΔH=+57kJ/mol，在溫度為T1、T2時(shí)，平衡體系中NO2的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變更曲線如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）A．A、C兩點(diǎn)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量：A>CB．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法C．A、C兩點(diǎn)氣體的顏色：A深，C淺D．A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A>C【解析】該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體計(jì)量數(shù)增大的吸熱反應(yīng)，上升溫度平衡正向移動(dòng)，二氧化氮含量增大；增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，二氧化氮含量減小，依據(jù)圖中數(shù)據(jù)知，相同溫度時(shí)，二氧化氮含量越大壓強(qiáng)越小，所以P2>P1；相同壓強(qiáng)時(shí)，溫度越高二氧化氮含量越大，所以T2>T1。A、B是等壓條件下，且溫度T2>T1，所以由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法實(shí)現(xiàn)，故選B。【答案】B6．以二氧化碳和氫氣為原料制取乙醇的反應(yīng)為：2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)ΔH＜0。某壓強(qiáng)下的密閉容器中，按CO2和H2的物質(zhì)的量比為1︰3投料，不同溫度下平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)（y%）隨溫度變更如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）A．a(chǎn)點(diǎn)的平衡常數(shù)小于b點(diǎn)B．b點(diǎn)，υ正(CO2)=υ逆(H2O)C．a(chǎn)點(diǎn)，H2和H2O物質(zhì)的量相等D．其他條件恒定，充入更多H2，乙醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大【解析】A．因?yàn)槠胶獬?shù)僅與溫度有關(guān)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，上升溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，所以溫度越低，K越大，所以Ka＞Kb，故A錯(cuò)誤；B．b點(diǎn)時(shí)反應(yīng)物仍舊減小，生成物仍舊增大，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，所以v正(CO2)≠v逆(H2O)，故B錯(cuò)誤；C．依據(jù)圖象分析，a點(diǎn)為H2和H2O物質(zhì)的量的交點(diǎn)，所以相等，故C正確；D．其他條件恒定，充入更多H2，氣體的總物質(zhì)的量的增大幅度更大，例如充入特別多的氫氣，由于乙醇的物質(zhì)的量的增量有限，乙醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)會(huì)減小，故D錯(cuò)誤；故選C?！敬鸢浮緾7．肯定溫度下，在2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：M(g)+2N(g)xP(g)ΔH<0，N、P的物質(zhì)的量隨時(shí)間變更的關(guān)系如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是（）A．x=2B．反應(yīng)起先2min內(nèi)，v(P)=0.1mol·L?1·min?1C．2min后，降低溫度平衡向右移動(dòng)D．當(dāng)容器內(nèi)混合氣體壓強(qiáng)不再變更時(shí)，反應(yīng)體系達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)【解析】A．由圖可知，2min達(dá)平衡，Δn(N)=0.3mol-0.1mol=0.2mol，Δn(P)=0.2mol，物質(zhì)的量變更量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故2∶x=0.2mol∶0.2mol，解得x=2，故A正確；B．P的濃度變更量為：=0.1mol/L，v(P)==0.05mol·L?1·min?1，故B錯(cuò)誤；C．ΔH＜0，正反應(yīng)屬于放熱，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故C正確；D．x=2，反應(yīng)前后氣體計(jì)量數(shù)不同，化學(xué)平衡移動(dòng)時(shí)，氣體的壓強(qiáng)隨之變更，當(dāng)容器內(nèi)混合氣體壓強(qiáng)不再變更時(shí)，則氣體的物質(zhì)的量不再發(fā)生變更，說(shuō)明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故D正確；故選B?！敬鸢浮緽8．I．某溫度時(shí)，在一個(gè)容積為2L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變更曲線如圖1所示，2分鐘時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)。依據(jù)圖中數(shù)據(jù)，填寫下列空白：(1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________。(2)反應(yīng)起先到平衡狀態(tài)建立，用氣體Z表示的反應(yīng)速率為_(kāi)_____________。(3)若反應(yīng)容器體積可變，則充入氦氣會(huì)使反應(yīng)速率__________(填“變快”、“變慢"或“不變")。II.尿素[CO(NH2)2]是首個(gè)由無(wú)機(jī)物人工合成的有機(jī)物。(4)工業(yè)上尿素由CO2和NH3在肯定條件下合成，其反應(yīng)方程式為：______________.

(5)=4時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變更關(guān)系如圖2所示。A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v逆(CO2)_____(填“大于”“小于”或“等于”)B點(diǎn)的正反應(yīng)速率v正(CO2)。NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為_(kāi)______________。【解析】(1)0~2minX、Y的物質(zhì)的量分別減小0.3mol、0.1mol，為反應(yīng)物，Z的物質(zhì)的量增大0.2mol，為生成物，且三者的計(jì)量數(shù)之比=0.3∶01∶0.2=3∶1∶2，2min后X、Y的物質(zhì)的量不再減小，Z的物質(zhì)的量不再增大，則該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3X+Y2Z，故答案為：3X+Y2Z；(2)2min后X、Y、Z的物質(zhì)的量不再變更，說(shuō)明2min后反應(yīng)達(dá)到平衡，Z的物質(zhì)的量增大量=0.2mol，體積為2L，則Z的物質(zhì)的量濃度增加量=0.1mol/L，所以v(Z)==0.05mol/(L·min)，故答案為：0.05mol/(L·min)；(3)容器可變，充入氦氣，則體積增大，X、Y、Z的物質(zhì)的量濃度減小，反應(yīng)速率變慢，故答案為：變慢；(4)結(jié)合原子守恒和圖2可知，由CO2和NH3在肯定條件下合成尿素的化學(xué)方程式為2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O；(5)A點(diǎn)反應(yīng)未達(dá)平衡狀態(tài)，B點(diǎn)反應(yīng)已平衡，所以A點(diǎn)v逆(CO2)＜B點(diǎn)v逆(CO2)=v正(CO2)，=4，設(shè)CO2、NH3起始物質(zhì)的量為1mol、4mol，平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為60%，則CO2反應(yīng)了60%×1mol=0.6mol，則NH3反應(yīng)了0.6mol×2=1.2mol，所以NH3的平衡轉(zhuǎn)化率==30%，故答案為：小于；30%?！敬鸢浮浚?）3X+Y2Z（2）0.05mol/(L·min)變慢2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O小于30%9．(1)在密閉容器中充入2molCH4(g)和1molO2(g)，在不同條件下反應(yīng)：2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)。試驗(yàn)測(cè)得平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量隨溫度、壓強(qiáng)的變更如圖所示。①P1時(shí)上升溫度，n(CH3OH)_______________（填“增大”、“減小”或“不變”）；②E、F、N點(diǎn)對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率由大到小的依次為_(kāi)___________（用V(E)、V(F)、V(N)表示）；③下列能提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的措施是_______________（填序號(hào)）a．選擇高效催化劑b．增大n(CH4)n④若F點(diǎn)n(CH3OH)=1mol，總壓強(qiáng)為2.5MPa，則T0時(shí)F點(diǎn)用分壓強(qiáng)代替濃度表示的平衡常數(shù)Kp=_____________________；(2)運(yùn)用新型催化劑進(jìn)行反應(yīng)2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)。隨溫度上升CH3OH的產(chǎn)率如圖所示。①CH3OH的產(chǎn)率在T1至T2時(shí)很快增大的緣由是______________；②T2后CH3OH產(chǎn)率降低的緣由可能是__________________?！窘馕觥?1)①依據(jù)圖象可知：在壓強(qiáng)不變時(shí)，上升溫度，平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量減??；②對(duì)于反應(yīng)2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)，上升溫度，甲醇的平衡物質(zhì)的量減小，說(shuō)明上升溫度，平衡逆向移動(dòng)，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；在溫度為T0時(shí)，F(xiàn)點(diǎn)甲醇的物質(zhì)的量大于E點(diǎn)，說(shuō)明平衡正向移動(dòng)，由于該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，甲醇物質(zhì)的量增大，所以壓強(qiáng)p1>p2，反應(yīng)速率V(F)>V(E)；F、N兩點(diǎn)壓強(qiáng)相同，由于溫度N>F，上升溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，所以V(N)>V(F)，因此E、F、N三點(diǎn)的速率大小關(guān)系為：V(N)>V(F)>V(E)；③a．催化劑不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，因此選擇高效催化劑對(duì)甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率無(wú)影響，a錯(cuò)誤；b．增大nCH4nO2投料比，相對(duì)于O2的濃度不變，增大甲烷的濃度，平衡正向移動(dòng)，但平衡移動(dòng)的趨勢(shì)是微弱的，總的來(lái)說(shuō)甲烷的轉(zhuǎn)化率降低，b錯(cuò)誤；c④可逆反應(yīng)2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)n(起先)mol210n(變更)mol10.51n(起先)mol10.51n(總)=1mol+0.5mol+1mol=2.5mol，平衡分壓：Kp(CH4)=1mol2.5mol×2.5MPa=1Mpa；Kp(O2)=0.5mol2.5mol×2.5MPa=0.5Mpa；Kp(CH3OH)=1mol2.5mol×2.5M